JP5496381B1 - バグフィルター用濾過布およびそれを用いたバグフィルター装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望のダイオキシン除去効率および簡易なプロセス工程・設備の双方を満たすダイオキシン除去技術を提供すること。
【解決手段】排気ガス中のダイオキシン類物質を減じるための触媒としてマンガン酸化物のみが担持されていることを特徴とするバグフィルター用濾過布。
【選択図】図２
【解決手段】排気ガス中のダイオキシン類物質を減じるための触媒としてマンガン酸化物のみが担持されていることを特徴とするバグフィルター用濾過布。
【選択図】図２
Description
本発明は、バグフィルターに用いられる濾過布およびそれを用いたバグフィルター装置に関する。より詳細には、ダイオキシン類物質を含んだ排ガスを処理するための濾過布およびそれを用いたバグフィルター装置に関する。
産業廃棄物や都市廃棄物を処理するごみ焼却施設から発生する排気ガスを始め、製鉄所・製鋼所または金属精錬工場から発生する排気ガスには様々な有害物質が含まれている。代表的な有害物質は、煤塵、塩化水素、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の他、ダイオキシン類、ＰＣＢなどの毒性有機塩素化合物である。
このような有害物質は、環境保護の観点や人体に悪影響を及ぼす虞があるので除去ないしは低減することが求められている。特に、ダイオキシンン類は、人体に対して発癌毒性・生殖毒性・免疫毒性を呈すると共に、安定な物質ゆえ水に溶けず、半永久的に毒性を示すので、除去・低減が特に強く求められている。例えば、厚生省のガイドライン（１９９０年１２月）によれば、排ガス処理後のダイオキシン類の国際毒性等価換算濃度を所定値以下にすることが求められている。
排気ガス中のダイオキシン類は、バグフィルターの上流側ないしは下流側で行われる“吸着除去”や“分解除去”によって一般的に処理される。“吸着除去”は、活性炭などの吸着材を用いており、バグフィルターの処理前または処理後において排気ガスを吸着材に接触させ、それによって、ダイオキシン類を吸着材へと吸着させる処理を行っている。一方、“分解除去”は触媒を用いており、バグフィルターの処理前または処理後において排気ガスを触媒に接触させ、それによって、ダイオキシン類の分解反応を促進させる処理を行っている（例えば図８参照）。
特に分解除去に用いられる触媒は、必要とされる滞留時間の点（排気ガスが触媒と接している時間）などを考慮してハニカム層として用いており、かかるハニカム触媒層に排気ガスを通すことによってＮＯｘなど共にダイオキシン類を分解させている。用いられる触媒は、五酸化バナジウム、酸化タングステン、チタンなどから成る脱硝触媒や、それに白金元素を加えた触媒などが一般的である。
上記触媒は、ダイオキシンの分解除去効率の点で好ましいものの、比較的高価であり、かつ、必要な“滞留時間（触媒接触時間）”を確保する点からハニカム状などに成型して使用する必要がある。十分な“滞留時間（触媒接触時間）”が確保できないと、所望の分解除去率を結局は達成できない虞があるからである。また、上記のような分解除去法では、そもそも“バグフィルターによる集塵処理”と“有害物質の分解処理”とをそれぞれ別個の工程で行っており、プロセス工程・設備の点で簡易とはいえない。
本発明はかかる事情に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、所望のダイオキシン除去効率および簡易なプロセス工程・設備の双方を満たすダイオキシン除去技術を提供することである。
本願発明者らは、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向にて対処することによって上記目的の達成を試みた。その結果、上記目的が達成されたバグフィルター用濾過布およびそれを用いたバグフィルター装置の発明に至った。具体的には、本発明は、排気ガス中のダイオキシン類物質を減じるための触媒としてマンガン酸化物が濾過布に担持されて成るバグフィルター用濾過布を提供する。
本発明に係るバグフィルター用濾過布の特徴は、ダイオキシン類物質を減じるための触媒としてマンガン酸化物が濾過布に担持されて構成されていることである。つまり、ダイオキシン類物質を減じるための触媒として用いられるマンガン酸化物が、あくまでもバグフィルターの濾過布に対して直接的に設けられていることを特徴とする。
本明細書において「ダイオキシン類物質」とは、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン (ＰＣＤＤ)、ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）およびダイオキシン様ポリ塩化ビフェニル(ＤＬ−ＰＣＢ)のことを実質的に指している。
ある好適な態様において、バグフィルター用濾過布に担持されているマンガン酸化物は、その比表面積が２０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇであることが好ましい。また、バグフィルター用濾過布に担持されているマンガン酸化物は、その平均粒径が０．５μｍ〜１．５μｍであることも好ましい。例えば、バグフィルター用濾過布に担持されているマンガン酸化物は二酸化マンガンであってよい。尚、二酸化マンガンは、その結晶構造としてε型（イプシロン型）を含んでなるものであってよい。
別のある好適な態様において、マンガン酸化物の担持量は少なくとも２０ｇ／ｍ２である。つまり、バグフィルター用濾過布に直接的に設けられているマンガン酸化物の量は少なくとも２０ｇ／ｍ２であることが好ましい。
更に別のある好適な態様において、バグフィルター用濾過布はフッ素系繊維を有して成っている。つまり、バグフィルター用濾過布を構成する布自体がフッ素系繊維を有して成ることが好ましい。かかる場合、フッ素系繊維は例えばＰＴＦＥ繊維（ポリテトラフルオロエチレン繊維）であることが好ましい。尚、ガラス繊維が更に含まれていてもよい。つまり、ある好適な態様のバグフィルター用濾過布はフッ素系繊維とガラス繊維との双方を少なくとも有して成る（例えば、ガラス繊維の繊度は３〜１５μｍである）。
更に別のある好適な態様において、バグフィルター用濾過布は珪素化合物を有して成る。つまり、本発明のバグフィルター用濾過布が上記の繊維成分およびマンガン酸化物触媒成分に加えて、珪素化合物成分を有して成るものであってもよい。
更に別のある好適な態様において、本発明に係るバグフィルター用濾過布は、その通気度が３〜１５ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃとなっている。つまり、マンガン酸化物を担持されたバグフィルター用濾過布の通気度は好ましくは３〜１５ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃである。
更に別のある好適な態様において、バグフィルター用濾過布は厚さが比較的薄く、例えば濾過布が１．５ｍｍ〜５．０ｍｍの厚さを有している。つまり、マンガン酸化物が担持されたバグフィルター用濾過布は、好ましくは１．５ｍｍ〜５．０ｍｍの厚さを有している。
本発明のバグフィルター用濾過布は、好ましくは、下記条件におけるダイオキシン類物質の毒性等価（ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３）の低減率が４５％〜７５％となっている：
・排気ガス線速度：０．８〜１．２ｍ／ｓｅｃ
・排気ガス温度：１００〜２００℃
・濾過前の排気ガス中のダイオキシン濃度：１〜５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３
・濾過面積：１２０〜１６０ｃｍ２
・排気ガス線速度：０．８〜１．２ｍ／ｓｅｃ
・排気ガス温度：１００〜２００℃
・濾過前の排気ガス中のダイオキシン濃度：１〜５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３
・濾過面積：１２０〜１６０ｃｍ２
本発明では、上記のバグフィルター用濾過布を有して成るバグフィルター装置も提供される。つまり、本発明は、上記バグフィルター用濾過布の他に、濾過布の吊下げ具やハウジングから少なくとも構成されるバグフィルター装置を提供する。
本発明のバグフィルター用濾過布は、そこを通過する排気ガス中の粉塵物質を低減できるのみならず、通過する排気ガス中のダイオキシン類物質をも低減できる。つまり、本発明に従えば、排気ガスの集塵処理に際してダイオキシン類物質を低減することができる。
特に、従前の排気ガス処理ではダイオキシン分解処理はバグフィルターの集塵処理とは別個の工程で行っていたところ、それらを１つの工程・装置で行うことができ、排気ガス処理のプロセス工程・設備が全体として簡易になる。また、用いられる触媒は、五酸化バナジウム、酸化タングステン、チタンおよび／または白金などの比較的高価なものでなく、あくまでもマンガン酸化物（例えば、二酸化マンガン）であるので、材料コストの点でも有利である。
更には、後述でも触れているが、バグフィルター用の濾過布は薄くかつ網の目構造を有しているので「処理される排気ガス」は短時間で濾過布を通過することになるものの、そのような条件であっても、通過する排気ガス中のダイオキシン類物質の濃度を低減することができる。つまり、本発明のバグフィルター用濾過布は、従前のハニカム触媒層（触媒反応塔）などと比較すると、触媒接触時間が短いと考えられる条件であるものの（例えば、バグフィルター用濾過布の排気ガス通過時間は、ハニカム触媒層の排気ガス通過時間よりも１／５〜１／２０程度と極端に短い）、排気ガス中のダイオキシン類物質の濃度を効果的に低減できる。
以下にて、本発明のバグフィルター用濾過布およびそれを用いたバグフィルター装置を詳細に説明する。尚、図面に示す形態や各種の要素は、本発明の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比や外観などは実物と異なり得ることに留意されたい。
［本発明のバグフィルター用濾過布］
本発明の濾過布は、排気ガス処理に用いられるバグフィルターの濾布である。それゆえ、本発明の濾過布は、一般的には袋状または筒状にして用いられる。例えば、図１に示すような円筒形状に縫製して用いられる。このような濾過布に対して“粉塵物質を含んだ排気ガス”を通過させると、布の空隙に起因したフィルター作用によって粉塵物質が濾過布に捕捉され、その結果、排気ガス中から粉塵物質が除去される。
本発明の濾過布は、排気ガス処理に用いられるバグフィルターの濾布である。それゆえ、本発明の濾過布は、一般的には袋状または筒状にして用いられる。例えば、図１に示すような円筒形状に縫製して用いられる。このような濾過布に対して“粉塵物質を含んだ排気ガス”を通過させると、布の空隙に起因したフィルター作用によって粉塵物質が濾過布に捕捉され、その結果、排気ガス中から粉塵物質が除去される。
本発明の特徴は、このようなバグフィルター用濾過布に対して「排気ガス中のダイオキシン類物質を減じるための触媒」として“マンガン酸化物”が担持されていることである（図２参照）。つまり、本発明においては、バグフィルター用濾過布そのものが、ダイオキシン類を減じるための触媒を有して成る。換言すれば、本発明は、排気ガス中のダイオキシン類物質を減じるためのマンガン酸化物触媒をバグフィルター用濾過布以外の個所に設けることは意図しておらず（それゆえ、例えば、マンガン酸化物触媒を排気ガス中に吹き込んで使用することなどは意図されておらず）、あくまでもバグフィルター用濾過布に対して直接的にマンガン酸化物（特に後述するように“二酸化マンガン”）を用いることを意図している。
ここで従来技術における当業者の認識について説明しておく。従来においては、マンガンなどの酸化物は酸化触媒能を有し、それゆえ、ダイオキシン類などのハロゲン化有機化合物を酸化分解させることは知られているものの、かかる酸化分解のためには、ある程度長い“触媒接触時間”が必要である、との当業者の認識であった。従って、マンガンなどの酸化物は、従来技術ではハニカム層触媒として用いたり、あるいは、排気ガス中に吹き込む処理（例えば特開２００５−２８７７５９号公報）などを行うことによって必要な“滞留時間（触媒接触時間）”を稼いでいた。この点につき、本願発明者らが鋭意検討した結果、マンガン酸化物をバグフィルター用濾過布に直接用いると、予想外にも排気ガス中のダイオキシン類の濃度を効果的に減じることができることを見出した。つまり、酸化マンガン触媒は粉体物質であり濾過布に適用し難く、かつ、濾過布などの網の目を比較的短時間で通過する排気ガスに対して酸化マンガン触媒はダイオキシン類濃度を効果的に減じることができないと従来一般に考えられていたところ（ダイオキシン類濃度の効果的な低減のためには、特開２００１−１０４７２８号公報のように、ＴｉＯ２を担体として五酸化バナジムと三酸化タングステンを活性成分として用いることなどにより酸化力を高めた触媒を用いることが従来一般に行われている）、本願発明者らはバグフィルター用濾過布に対して直接的にマンガン酸化物を敢えて適用してみることで、排気ガス中のダイオキシン類濃度を効果的に減じることができることを見出し、本発明を完成させた（特定の理論に拘束されることを意図していないが、バグフィルター用濾過布に担持されたマンガン酸化物でもダイオキシン濃度が効果的に低減するのは、“バグフィルター用濾過布の布基材自体”と“マンガン酸化物”との互いの好適な組合せ相性に起因するものと考えられる）。
このように案出されたものゆえ、本発明においては、排気ガス中の種々の有害物質のうちあくまでもダイオキシン類物質に特化して減じる触媒として、マンガン酸化物がバグフィルター用濾過布に直接組み込まれている。
特に好適な態様では、本発明に係るバグフィルター用濾過布は、「ダイオキシン類を減じるための触媒」としてマンガン酸化物のみが用いられている。ここでいう『マンガン酸化物のみが用いられている（即ち、マンガン酸化物のみがバグフィルター用濾過布に担持されている）』とは、排気ガスに含まれるダイオキシン類物質を減じるための触媒として、マンガン酸化物以外の物質が濾過布に設けられていないことを意味している。つまり、ダイオキシン類を減じるため“マンガン酸化物以外の触媒”がバグフィルター用濾過布に担持または保持されていない。これにつき換言すれば、本発明においては、ダイオキシン類物質を減じるためにマンガン酸化物が他の金属または金属化合物と併用してバグフィルター用濾過布に用いられておらず、また、バグフィルター用濾過布に用いられるマンガン酸化物が、他の元素を含んだ化合物（例えば複合酸化物）などとなっていない。
）。
）。
本発明のバグフィルター用濾過布は、その濾過布を通過する排気ガスに含まれるダイオキシン類物質の濃度を減じることができるが、ここでいう「ダイオキシン類物質」とは、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン (ＰＣＤＤ)、ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）およびダイオキシン様ポリ塩化ビフェニル(ＤＬ−ＰＣＢ)のことを実質的に指している。より具体的に例示すると、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン (ＰＣＤＤ)としては、例えば、ＴｅＣＤＤ（例えば２,３,７,８−ＴｅＣＤＤなど）、ＰｅＣＤＤ（例えば１,２,３,７,８−ＰｅＣＤＤなど）、ＨｘＣＤＤ（例えば１,２,３,４,７,８−ＨｘＣＤＤ、１,２,３,６,７,８−ＨｘＣＤＤ、１,２,３,７,８,９−ＨｘＣＤＤなど）、ＨｐＣＤＤ（例えば１,２,３,４,６,７,８−ＨｐＣＤＤなど）および／またはＯＣＤＤなどを挙げることができる。ポリ塩化ジベンソフラン（ＰＣＤＦ）としては、例えば、ＴｅＣＤＦ（例えば２,３,７,８−ＴｅＣＤＦなど）、ＰｅＣＤＦ（例えば１,２,３,７,８−ＰｅＣＤＦ、１,２,３,４,８−ＰｅＣＤＦ、２,３,４,７,８−ＰｅＣＤＦ）、ＨｘＣＤＦ（例えば１,２,３,４,７,８−ＨｘＣＤＦ、１,２,３,４,７,９−ＨｘＣＤＦ、１,２,３,６,７,８−ＨｘＣＤＦ、１,２,３,７,８,９−ＨｘＣＤＦ、２,３,４,６,７,８−ＨｘＣＤＦ）、ＨｐＣＤＦ（例えば１,２,３,４,６,７,８−ＨｐＣＤＦ、１,２,３,４,７,８,９−ＨｐＣＤＦ）および／またはＯＣＤＦなどを挙げることができる。また、ダイオキシン様ポリ塩化ビフェニル(ＤＬ−ＰＣＢ)としては、Ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏ ＰＣＢ（例えば３,４,４',５−ＴｅＣＢ、３,３',４,４'−ＴｅＣＢ、３,３',４,４',５−ＰｅＣＢ、３,３',４,４',５,５'−ＨｘＣＢ）、Ｍｏｎｏ−ｏｒｔｈｏ ＰＣＢ（例えば２',３,４,４',５−ＰｅＣＢ、２,３',４,４',５−ＰｅＣＢ、２,３,３',４,４'−ＰｅＣＢ、２,３,４,４',５−ＰｅＣＢ、２,３',４,４',５,５'−ＨｘＣＢ、２,３,３',４,４',５−ＨｘＣＢ、２,３,３',４,４',５'−ＨｘＣＢ、２,３,３',４,４',５,５'−ＨｐＣＢ）などを挙げることができる。
バグフィルター用濾過布に担持される酸化マンガンとしては、一酸化マンガン（ＭｎＯ）、四酸化三マンガン（Ｍｎ３Ｏ４）、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、三酸化マンガン（ＭｎＯ３）、三酸化二マンガン（Ｍｎ２Ｏ３）、四酸化三マンガン（Ｍｎ３Ｏ４）、四酸化五マンガン（Ｍｎ５Ｏ４）および七酸化二マンガン（Ｍｎ２Ｏ７）から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。
好ましくは、本発明に係るバグフィルター用濾過布に担持される酸化マンガンは二酸化マンガンである。つまり、バグフィルター用濾過布は、好ましくは、「排気ガス中のダイオキシン類物質を減じるための触媒」として“二酸化マンガン”が担持されて構成されている。特に好ましくは“二酸化マンガンのみ”がバグフィルター用濾過布に担持されている。これは、ダイオキシン類物質を分解除去するための触媒として“二酸化マンガン”がバグフィルター用濾過布に直接的に用いられており、それ以外の触媒物質（ダイオキシン低減効果を狙った触媒物質）はバグフィルター用濾過布に用いられていないことを意味している。
担持される酸化マンガン、例えば二酸化マンガン（ＭｎＯ２）は、その比表面積が好ましくは２０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇ、より好ましくは１００ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇ、更に好ましくは１３０ｍ２／ｇ〜２７０ｍ２／ｇとなっている（例えば、約１５０ｍ２／ｇ、約２００ｍ２／ｇ、約２５０ｍ２／ｇなどであってよい）。ここでいう「比表面積」は、ＢＥＴ比表面積のことを指している。つまり、本発明における「比表面積」は、ＪＩＳ Ｚ ８８３０−１９９０（気体吸着による粉体の比表面積測定方法）に従って測定して得られる比表面積である。具体的な測定装置としては、マウンテック社製のMacsorb model-1201である。
また、担持される酸化マンガン、例えば二酸化マンガン（ＭｎＯ２）は、その平均粒径が好ましくは０．２μｍ〜１０μｍ、より好ましくは０．５μｍ〜１．５μｍ、更に好ましくは０．７μｍ〜１．３μｍである（例えば、平均粒径が約１μｍであってよい）。尚、ここでいう「平均粒径」は、レーザー回折・散乱法(マイクロトラック法)で測定した粒径を指している。つまり、本発明における「平均粒径」は、レーザー回折・散乱式の粒度分析計を用いて測定して得られる粒径である。具体的なレーザー回折・散乱式の粒度分析計としては、島津製作所社製 SALD-2000Aである。
バグフィルター用濾過布に担持されるマンガン酸化物の量、即ち、マンガン酸化物の担持量は、少なくとも１０ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは少なくとも２０ｇ／ｍ２であり、更に好ましくは少なくとも３０ｇ／ｍ２である（例えば少なくとも４０ｇ／ｍ２である）。ここでいう「マンガン酸化物の担持量」とは、濾過布の単位面積当たりのマンガン酸化物の担持量のことを意味している。つまり、バグフィルター用濾過布の濾過面の面積（ｍ２）あたりのマンガン酸化物量が好ましくは少なくとも１０ｇ、より好ましくは少なくとも２０ｇ、更に好ましくは少なくとも３０ｇ（例えば少なくとも４０ｇ）となっている。マンガン酸化物の担持量の上限値は、特に制限はないものの、例えば、好ましくは１６０ｇ／ｍ２、より好ましくは９０ｇ／ｍ２、更に好ましくは５０ｇ／ｍ２程度である。このような比較的少量なマンガン酸化物量であっても、下記で詳述するように、排気ガス中のダイオキシン類物質の濃度を効果的に低減することができる（即ち、排気ガス中のダイオキシン類物質の毒性等価（ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３）を少なくとも約４５％〜約７５％減じることができる）。特定の理論に拘束されることを意図しないが、このような比較的少量のマンガン酸化物の担持量であってもダイオキシン濃度が効果的に低減するのは、“バグフィルター用濾過布の布基材自体”と“マンガン酸化物”との相乗効果に起因するものと考えられる。
尚、マンガン酸化物が二酸化マンガンの場合、その結晶構造は特に制限されず、例えば、α型、β型、γ型、ε型、R型、λ型またはそれらの少なくとも２種の組合せの結晶構造を有する二酸化マンガンであってよい。ある１つの好適な態様でいえば、本発明のバグフィルター用濾過布に担持される二酸化マンガンは、その結晶構造としてε型（イプシロン型）の部分を少なくとも含んで成る。
濾過布の布基材自体は、織布および不織布（例えばスパンボンドやフェルトなど）の少なくとも一方から成るものであってよい。濾過布の織布または不織布は、フッ素系繊維、ＰＰＳ繊維（ポリフェニレンサルファイド繊維）、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリエステル繊維およびアクリル繊維などの合成繊維、木綿および羊毛などの天然繊維、ガラス繊維およびセラミック繊維などの無機繊維、ならびに、ステンレス繊維などの金属繊維から成る群から選択される少なくとも１種の繊維から成るものであってよい。例えば、濾過布の織布または不織布がフッ素系繊維から成ることが好ましい。かかるフッ素系繊維は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン繊維（ＰＴＦＥ繊維）であることが好ましい。なぜなら、ごみ焼却施設や、製鉄所・製鋼所または金属精錬工場で使用されるバグフィルターは比較的高温に曝されるところ、濾過布が好適な耐熱性を有していることが求められると共に、少なからずダイオキシン類濃度の低減効果に寄与し得るからである。
尚、フッ素系繊維から成る場合、濾過布の布基材はガラス繊維を更に含んで成るものであってよい。即ち、好ましくは布基材がフッ素系繊維（例えばＰＴＦＥ）とガラス繊維とから構成されている。かかる場合、フッ素系繊維（例えばＰＴＦＥ）およびガラス繊維が好適な繊維径を有していることが好ましい。例えば、ガラス繊維の繊度が好ましくは３〜１５μｍ、より好ましくは５〜１５μｍ（たとえば、５〜８μｍ程度あるいは９〜１５μｍ程度）である。このようなガラス繊維（上記のような繊度を有するガラス繊維）は、少なからずダイオキシン類濃度の低減に寄与し得るからである。一方、フッ素系繊維の繊維径は例えば６〜１２μｍ程度である。尚、濾過布の布基材のガラス繊度についていえば、特に細いもの（例えば上記５〜８μｍ程度の繊度）であってよく、そのような細いガラス繊維がフッ素系繊維と共に布基材を構成していてよい。
例えば、濾過布の布基材の構成自体は、単一層構成となっていてよいもよいし、複数層構成であってもよい。例えば、単一層構成では、フッ素系繊維および／またはガラス繊維が１つの層を成すように構成されている。一方、複数層では、「フッ素系繊維の層Ａ」と「ガラス繊維を含んだ層Ｂ」とが層状に構成されていてよい。かかる場合、「ガラス繊維を含んだ層Ｂ」に対してマンガン酸化物が担持されていることが好ましい。例示すると、「フッ素系繊維の層Ａ」がＰＴＦＥ成分に加えてテフロン成分を含んで成る層であってもよく、「ガラス繊維を含んだ層Ｂ」が、ガラス繊維成分に加えてＰＴＦＥ基布を有して成るものであってもよく、そのような層Ｂに対してマンガン酸化物触媒が担持されていてよい。あくまでも１つの例にすぎないが、濾過布の布基材は「ガラス繊維を含んだ層Ｂ（特に好ましくはマンガン酸化物触媒が担持された層Ｂ）」が「フッ素系繊維の層Ａ」で両側面から挟まれたような３層構造を有するものであってもよい。
本発明に係るバグフィルター用濾過布（即ち、マンガン酸化物を担持された後の状態の濾過布）は、その通気度が、好ましくは３〜２０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ、より好ましくは３〜１５ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ、更に好ましくは４〜１０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ程度となっている。一方、マンガン酸化物を担持する前の状態の濾過布の通気度は、好ましくは５〜５０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ、より好ましくは７〜３０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ、更に好ましくは１０〜３０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ程度となっていてよい。ここでいう「通気度（マンガン酸化物の担持前または担持後）」とは、ＪＩＳ−Ｌ−１０９６ ８． ２７．１ Ａ法（フラジール法）によって測定した通気度値を指している。尚、本発明に係るバグフィルター用濾過布（マンガン酸化物が担持された濾過布）は、その厚さが例えば１．０ｍｍ〜２０ｍｍ程度、好ましくは１．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、更に好ましくは１．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度であってよい。本発明では、このように薄い濾過布であっても（即ち、従前のハニカム触媒層・触媒反応塔などと比較すると、触媒接触時間が極端に短いと考えられる条件であっても）、上述したように排気ガス中のダイオキシン類物質の濃度を効果的に低減できる。
本発明に係るバグフィルター用濾過布（即ち、マンガン酸化物を担持された後の状態の濾過布）は、無機化合物（触媒担持に際して用いられる無機化合物）を有して成り、より好ましくは珪素化合物を有して成り得る。つまり、本発明に係るバグフィルター用濾過布は、布基材の繊維に加えて珪素化合物を含んで成るものであってよい。珪素化合物は、例えばアモルファスシリカであることが好ましい。このような珪素化合物は、マンガン酸化物触媒と共に「ガラス繊維を含んだ層Ｂ」に含まれていてよい。かかる場合、珪素化合物は、「ガラス繊維を含んだ層Ｂ」において、好ましくは１０〜８０ｇ／ｍ２の含有量、より好ましくは２０〜７０ｇ／ｍ２の含有量（層Ｂ全体基準）であってよい。このような珪素化合物は、“バグフィルター用濾過布の布基材自体”および／または“マンガン酸化物”と相俟ることでダイオキシン類濃度の低減効果に寄与し得る。
バグフィルター用濾過布におけるマンガン酸化物の担持形態は、布基材に対してマンガン酸化物が設けられていれば、特に制限はない。例えば、以下の手法によりマンガン酸化物をバグフィルター用濾過布の布基材に担持させることができる。
（１）マンガン酸化物分散液への含浸による担持
かかる担持形態は、マンガン酸化物の分散液に対してバグフィルター用濾過布を浸漬させることによってマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。より具体的には、図３（ａ）に示すように、「水または揮発性有機溶剤などを少なくとも含んで成る分散媒に対してマンガン酸化物を分散させた原液」にバグフィルター用濾過布を浸漬させ、次いで、乾燥に付す。これにより、マンガン酸化物が濾過布に残るので、マンガン酸化物が好適に担持される。尚、布基材に珪素化合物を設ける場合には、バグフィルター用濾過布が浸漬される上記原液に珪素化合物（例えばアモルファスシリカ）を含ませておけばよい。
（２）布基材繊維への練込みによる担持
かかる担持形態は、予め布基材繊維に対してマンガン酸化物を練り込むことによりマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。つまり、図３（ｂ）に示すように、基材繊維の形成時にマンガン酸化物を含ませておき、得られたマンガン酸化物含有繊維を用いてバグフィルター用濾過布を得る形態である。
（３）スラリー・コーティングの挟込みによる担持
かかる担持形態は、基布（織布）に対してコーティングしたマンガン酸化物含有スラリーをウェブ（例えば綿状布）で挟み込むことによりマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。より具体的には、図３（ｃ）に示すように、「水または揮発性有機溶剤などを少なくとも含んで成る分散媒に対してマンガン酸化物を分散させたスラリー状原液」を基布（織布）にコーティングした後、それをウェブ（例えば綿状布）で両側から挟み込み、次いで、乾燥に付す（必要に応じてニードリング処理を施す）。これにより、マンガン酸化物が濾過布に残るので、マンガン酸化物が好適に担持される。尚、布基材に珪素化合物を設ける場合には、上記スラリー原液に珪素化合物（例えばアモルファスシリカ）を含ませておけばよい。
（４）含浸基布の挟込みによる担持
かかる担持形態は、マンガン酸化物の分散液を含浸させた布部材（例えば基布および／または繊維層）を別の繊維層やウェブ（例えば綿状布）で挟み込むことによりマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。より具体的には、図３（ｄ）に示すように、「水または揮発性有機溶剤などを少なくとも含んで成る分散媒に対してマンガン酸化物を分散させた原液」にバグフィルター用布部材を浸漬させ、それによって得られる含浸布部材を別の繊維層やウェブ（例えば綿状布）で両側から挟み込み、次いで、乾燥に付す（必要に応じてニードリング処理を施す）。これにより、マンガン酸化物がバグフィルター用濾過布に残るので、マンガン酸化物が好適に担持される。尚、布部材に珪素化合物を設ける場合には、かかる布部材が浸漬される上記原液に対して珪素化合物（例えばアモルファスシリカ）を含ませておけばよい。
（１）マンガン酸化物分散液への含浸による担持
かかる担持形態は、マンガン酸化物の分散液に対してバグフィルター用濾過布を浸漬させることによってマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。より具体的には、図３（ａ）に示すように、「水または揮発性有機溶剤などを少なくとも含んで成る分散媒に対してマンガン酸化物を分散させた原液」にバグフィルター用濾過布を浸漬させ、次いで、乾燥に付す。これにより、マンガン酸化物が濾過布に残るので、マンガン酸化物が好適に担持される。尚、布基材に珪素化合物を設ける場合には、バグフィルター用濾過布が浸漬される上記原液に珪素化合物（例えばアモルファスシリカ）を含ませておけばよい。
（２）布基材繊維への練込みによる担持
かかる担持形態は、予め布基材繊維に対してマンガン酸化物を練り込むことによりマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。つまり、図３（ｂ）に示すように、基材繊維の形成時にマンガン酸化物を含ませておき、得られたマンガン酸化物含有繊維を用いてバグフィルター用濾過布を得る形態である。
（３）スラリー・コーティングの挟込みによる担持
かかる担持形態は、基布（織布）に対してコーティングしたマンガン酸化物含有スラリーをウェブ（例えば綿状布）で挟み込むことによりマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。より具体的には、図３（ｃ）に示すように、「水または揮発性有機溶剤などを少なくとも含んで成る分散媒に対してマンガン酸化物を分散させたスラリー状原液」を基布（織布）にコーティングした後、それをウェブ（例えば綿状布）で両側から挟み込み、次いで、乾燥に付す（必要に応じてニードリング処理を施す）。これにより、マンガン酸化物が濾過布に残るので、マンガン酸化物が好適に担持される。尚、布基材に珪素化合物を設ける場合には、上記スラリー原液に珪素化合物（例えばアモルファスシリカ）を含ませておけばよい。
（４）含浸基布の挟込みによる担持
かかる担持形態は、マンガン酸化物の分散液を含浸させた布部材（例えば基布および／または繊維層）を別の繊維層やウェブ（例えば綿状布）で挟み込むことによりマンガン酸化物を濾過布に設ける形態である。より具体的には、図３（ｄ）に示すように、「水または揮発性有機溶剤などを少なくとも含んで成る分散媒に対してマンガン酸化物を分散させた原液」にバグフィルター用布部材を浸漬させ、それによって得られる含浸布部材を別の繊維層やウェブ（例えば綿状布）で両側から挟み込み、次いで、乾燥に付す（必要に応じてニードリング処理を施す）。これにより、マンガン酸化物がバグフィルター用濾過布に残るので、マンガン酸化物が好適に担持される。尚、布部材に珪素化合物を設ける場合には、かかる布部材が浸漬される上記原液に対して珪素化合物（例えばアモルファスシリカ）を含ませておけばよい。
本発明のバグフィルター用濾過布は、そこを通過する排気ガスのダイオキシン類の濃度を効果的に減じることができる。より具体的には、本発明のバグフィルター用濾過布では、以下条件下にてダイオキシン類物質の毒性等価（ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３）を好ましくは４０％〜９０％低減（例えば４５％〜７５％低減または５０％〜７０％低減）することができる。
・排気ガス線速度：０．８〜１．２ｍ／ｓｅｃ
・排気ガス温度：１００〜２００℃（例えば、バグフィルター用濾過布の通過後における排気ガス温度）
・濾過前の排気ガス中のダイオキシン濃度：１〜５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３
・濾過面積：１２０〜１６０ｃｍ２（例えば、かかる濾過面積における濾過布の厚さは２．０ｍｍ〜３．０ｍｍである）
・排気ガス線速度：０．８〜１．２ｍ／ｓｅｃ
・排気ガス温度：１００〜２００℃（例えば、バグフィルター用濾過布の通過後における排気ガス温度）
・濾過前の排気ガス中のダイオキシン濃度：１〜５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３
・濾過面積：１２０〜１６０ｃｍ２（例えば、かかる濾過面積における濾過布の厚さは２．０ｍｍ〜３．０ｍｍである）
本発明のバグフィルター用濾過布に供される排気ガスは、少なくともダイオキシン類物質を含んだものである。特に制限するわけではないが、例えば、バグフィルター用濾過布に供される排気ガスの温度は、好ましくは８０℃〜２５０℃程度、より好ましくは１００℃〜２００℃程度、更に好ましくは１２０℃〜１８０℃程度である。
［本発明のバグフィルター装置］
本発明のバグフィルター装置は、上述のバグフィルター用濾過布を有して成ることを特徴としている。即ち、本発明のバグフィルター装置は、ダイオキシン類物質を減じるための触媒としてマンガン酸化物が担持されたバグフィルター用濾過布を有して成る。例えば、本発明のバグフィルター装置は、ダイオキシン類物質を減じるための触媒として二酸化マンガン（ＭｎＯ２）が担持されたバグフィルター用濾過布を有して成る。本発明の装置に用いられるバグフィルター用濾過布については、上述の［本発明のバグフィルター用濾過布］で触れているので、重複を避けるために説明を省略する。尚、バグフィルター装置においては、マンガン酸化物がバグフィルター用濾過布にまんべんなく担持されていてよいものの、排気ガスが良く通過する部分とそうでない部分が存在する場合では、排気ガスが良く通過する部分に対してより多くのマンガン酸化物が担持されてよい。
本発明のバグフィルター装置は、上述のバグフィルター用濾過布を有して成ることを特徴としている。即ち、本発明のバグフィルター装置は、ダイオキシン類物質を減じるための触媒としてマンガン酸化物が担持されたバグフィルター用濾過布を有して成る。例えば、本発明のバグフィルター装置は、ダイオキシン類物質を減じるための触媒として二酸化マンガン（ＭｎＯ２）が担持されたバグフィルター用濾過布を有して成る。本発明の装置に用いられるバグフィルター用濾過布については、上述の［本発明のバグフィルター用濾過布］で触れているので、重複を避けるために説明を省略する。尚、バグフィルター装置においては、マンガン酸化物がバグフィルター用濾過布にまんべんなく担持されていてよいものの、排気ガスが良く通過する部分とそうでない部分が存在する場合では、排気ガスが良く通過する部分に対してより多くのマンガン酸化物が担持されてよい。
本発明のバグフィルター装置の構成および形態などは、常套的なバグフィルターと同様であれば、特に制限はない。１つ例示しておくと、本発明のバグフィルター装置は、図４に示すように、上述のバグフィルター用濾過布１０（特に円筒形状に縫製されたバグフィルター用濾過布）およびそれに用いられるリテーナー具２０、ならびに、それらを収容するハウジング３０（ハウジング上部にはバグフィルターを吊下げる器具などが設けられている一方、ハウジング下部には、ロータリーバルブ３６が付属したホッパー部３８などが設けられている）から少なくとも構成されるものであってよい。
以上、本発明の好適な態様を中心に説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。例えば、本発明においては以下のような変更態様が考えられる。
● 本発明のバグフィルター用濾過布は、あくまでも「ダイオキシン類を減じるための触媒」としてマンガン酸化物のみが担持されていればよいので、ＨＣｌ、ＳＯｘおよび／またはＮＯｘなど、ダイオキシン類以外の有害物質を減じるための触媒であれば、必要に応じてかかる触媒がバグフィルター用濾過布に担持されていてもよい。
マンガン酸化物が担持されたバグフィルター用濾過布のダイオキシン類の低減効果を確認するために、以下の試験を行った。
（試験方法）
以下の表１および図５に示すバグフィルター用濾過布から成るバグフィルターを図６に示す試験装置に装着した。表２に示す条件でバグフィルター用濾過布に通気し、バグフィルターの上流側および下流側でダイオキシン類濃度を測定した（図７も併せて参照のこと）。具体的には試験手順は以下の通りである。
以下の表１および図５に示すバグフィルター用濾過布から成るバグフィルターを図６に示す試験装置に装着した。表２に示す条件でバグフィルター用濾過布に通気し、バグフィルターの上流側および下流側でダイオキシン類濃度を測定した（図７も併せて参照のこと）。具体的には試験手順は以下の通りである。
１．試験条件の調整
１）コンプレッサエアー及びボンベガスを混合し、所定の酸素・窒素酸化物濃度の模擬ガスを調整した。
２）水分は、水を加熱気化させることにより模擬ガスに供給した。
３）某焼却施設の飛灰から抽出・調整した約４０００ｎｇ−ＴＥＱ／Ｌのダイオキシン類−メタノール溶液を、窒素気流下で電気管状炉に噴霧して加熱気化させ、模擬ガスに混合した。
４）バグフィルターを通過する模擬ガスの流量が所定の線速度（ＬＶ）となるようにエアーポンプの吸引量を調節した。過剰のガスは入口濃度の確認に用いた。
５）試験温度は、バグフィルター出口付近の温度が所定温度となるように恒温槽温度を調節した。
２．ダイオキシン類のサンプリング
１）試験装置内へのダイオキシン類の吸着等によるダイオキシン類濃度の影響を考慮し、事前に１０時間以上模擬ガスの流通を行った。
２）ダイオキシンン類を採取するに先立っては、所定温度および線速度（ＬＶ）で模擬ガスを４時間流通してバグフィルターの状態をできるだけ安定させた。
３）引き続き、ＪＩＳ Ｋ０３１１に準じてバグフィルターの上流側および下流側にてダイオキシン類を４時間採取し、分析に供した。
４）ダイオキシン類の測定中はバグフィルターの下流側で酸素濃度を連続的に測定し、試験条件の監視を行った。
[表１]
[表２]
１）コンプレッサエアー及びボンベガスを混合し、所定の酸素・窒素酸化物濃度の模擬ガスを調整した。
２）水分は、水を加熱気化させることにより模擬ガスに供給した。
３）某焼却施設の飛灰から抽出・調整した約４０００ｎｇ−ＴＥＱ／Ｌのダイオキシン類−メタノール溶液を、窒素気流下で電気管状炉に噴霧して加熱気化させ、模擬ガスに混合した。
４）バグフィルターを通過する模擬ガスの流量が所定の線速度（ＬＶ）となるようにエアーポンプの吸引量を調節した。過剰のガスは入口濃度の確認に用いた。
５）試験温度は、バグフィルター出口付近の温度が所定温度となるように恒温槽温度を調節した。
２．ダイオキシン類のサンプリング
１）試験装置内へのダイオキシン類の吸着等によるダイオキシン類濃度の影響を考慮し、事前に１０時間以上模擬ガスの流通を行った。
２）ダイオキシンン類を採取するに先立っては、所定温度および線速度（ＬＶ）で模擬ガスを４時間流通してバグフィルターの状態をできるだけ安定させた。
３）引き続き、ＪＩＳ Ｋ０３１１に準じてバグフィルターの上流側および下流側にてダイオキシン類を４時間採取し、分析に供した。
４）ダイオキシン類の測定中はバグフィルターの下流側で酸素濃度を連続的に測定し、試験条件の監視を行った。
[表１]
[表２]
３．試験実績の結果
上記条件で試験した際に得られた実際の実条件を表３に示す。
[表３]
上記条件で試験した際に得られた実際の実条件を表３に示す。
[表３]
４．試験結果
試験結果を以下の表４に示す。
[表４]
試験結果を以下の表４に示す。
[表４]
上記実証試験から分かるように、マンガン酸化物が担持されたバグフィルター用濾過布はダイオキシン類の低減効果を奏することが確認できた。具体的には、上記試験条件下にてダイオキシン類物質の濃度（国際毒性等価換算濃度）を４５％〜７５％低減することができることを確認できた。
本発明の濾過布は、種々の排ガスを処理するためのバグフィルターに用いられる。例えば、焼却施設、製鉄所・製鋼所および金属精錬工場などから発生する排気ガス（特にダイオキシン類を含み得るガス）を処理するためのバグフィルターに本発明の濾過布を用いることができる。
１０ 本発明のバグフィルター用濾過布
２０ リテーナー具
３０ ハウジング
３６ ロータリーバルブ
３８ ホッパー部
１００ 本発明のバグフィルター装置
２０ リテーナー具
３０ ハウジング
３６ ロータリーバルブ
３８ ホッパー部
１００ 本発明のバグフィルター装置
Claims (13)
- バグフィルターに用いられる濾過布であって、
排気ガス中のダイオキシン類物質を減じるための触媒が濾過布に担持され、該触媒が二酸化マンガンから成ることを特徴とする、バグフィルター用濾過布。 - 前記濾過布の厚さが１．５ｍｍ〜５．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記二酸化マンガンの比表面積が２０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記二酸化マンガンの平均粒径が０．５μｍ〜１．５μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記濾過布の単位面積当たりの前記二酸化マンガンの担持量が少なくとも２０ｇ／ｍ２であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記濾過布がフッ素系繊維を有して成ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記フッ素系繊維がＰＴＦＥ繊維であることを特徴とする、請求項６に記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記濾過布がガラス繊維を更に有して成ることを特徴とする、請求項６または７に記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記ガラス繊維が３〜１５μｍであることを特徴とする、請求項８に記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記濾過布が珪素化合物を有して成ることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のバグフィルター用濾過布。
- 前記二酸化マンガンが担持された前記濾過布の通気度が３〜１５ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のバグフィルター用濾過布。
- 下記条件におけるダイオキシン類物質の毒性等価（ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３）の低減率が４５％〜７５％であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のバグフィルター用濾過布。
・排気ガス線速度：０．８〜１．２ｍ／ｓｅｃ
・排気ガス温度：１００〜２００℃
・濾過前の排気ガス中のダイオキシン濃度：１〜５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３
・濾過面積：１２０〜１６０ｃｍ２ - 請求項１〜１２のいずれかに記載のバグフィルター用濾過布を有して成るバグフィルター装置。
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